institusin educativa central tecnico

nombre mateo quiroz
curso 10mo g




1. ¿Qué es la electricidad? La electricidad (del griego ήλεκτρον élektron, cuyo significado es ‘ámbar’)¹​ es el conjunto de fenómenos físicos relacionados con la presencia y flujo de cargas eléctricas. Se manifiesta en una gran variedad de fenómenos como los rayos, la electricidad estática, la inducción electromagnética o el flujo de corriente eléctrica. Es una forma de energía tan versátil que tiene un sinnúmero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatización, iluminación y computación.²​

La electricidad se manifiesta mediante varios fenómenos y propiedades físicas:

• Carga eléctrica: una propiedad de algunas partículas subatómicas, que determina su interacción electromagnética. La materia eléctricamente cargada produce y es influida por los campos electromagnéticos.
• Corriente eléctrica: el flujo de electrones que circula por un conductor en un determinado momento. Se mide en amperios.
• Campo eléctrico: un tipo de campo electromagnético producido por una carga eléctrica, incluso cuando no se está moviendo. El campo eléctrico produce una fuerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. Además, las cargas en movimiento producen campos magnéticos.
• Potencial eléctrico: es el trabajo que debe realizar una fuerza externa para traer una carga positiva unitaria q desde el punto de referencia hasta el punto considerado, en contra de la fuerza eléctrica y a velocidad constante.
• Magnetismo: la corriente eléctrica produce campos magnéticos, y los campos magnéticos variables en el tiempo generan corriente eléctrica.

2. Materiales conductores, semiconductores y aislantes El aislamiento eléctrico se produce cuando se cubre un elemento de una instalación eléctrica con un material que no es conductor de la electricidad, es decir, un material que resiste el paso de la corriente a través del elemento que alberga y lo mantiene en su desplazamiento a lo largo del semiconductor. Dicho material se denomina aislante eléctrico.

La diferencia de los distintos materiales es que los aislantes son materiales que presentan gran resistencia a que las cargas que lo forman se desplacen y los conductores tienen cargas libres y que pueden moverse con facilidad.

De acuerdo con la teoría moderna de la materia (comprobada por resultados experimentales), los átomos de la materia están constituidos por un núcleo cargado positivamente, alrededor del cual giran a gran velocidad cargas eléctricas negativas. Estas cargas negativas, los electrones, son indivisibles e idénticas para toda la materia.

En los elementos llamados conductores, algunos de estos electrones pueden pasar libremente de un átomo a otro cuando se aplica una diferencia de potencial (o tensión eléctrica) entre los extremos del conductor.

A este movimiento de electrones es a lo que se llama corriente eléctrica. Algunos materiales, principalmente los metales, tienen un gran número de electrones libres que pueden moverse a través del material. Estos materiales tienen la facilidad de transmitir carga de un objeto a otro, estos son los antes mencionados conductores.

Los mejores conductores son los elementos metálicos, especialmente el oro, plata (es el más conductor),¹​ el cobre, el aluminio, etc.

Los materiales aislantes tienen la función de evitar el contacto entre las diferentes partes conductoras (aislamiento de la instalación) y proteger a las personas frente a las tensiones eléctricas (aislamiento protector) 
3. Corriente eléctrica, voltaje y resistencia. Conceptos, unidades, tipos y cómo medirlo  Las mediciones eléctricas son los métodos, dispositivos y cálculos usados para medir cantidades eléctricas. La medición de cantidades eléctricas puede hacerse al medir parámetros eléctricos de un sistema. Usando transductores, propiedades físicas como la temperatura, presión, flujo, fuerza, y muchas otras pueden convertirse en señales eléctricas, que pueden ser convenientemente registradas y medidas
4. Ley de Ohm. Conceptos y aplicación práctica  La ley de Ohm, postulada por el físico y matemático alemán Georg Simon Ohm, es una ley básica de los circuitos eléctricos. Establece que la diferencia de potencial  que aplicamos entre los extremos de un conductor determinado es proporcional a la intensidad de la corriente  que circula por el citado conductor. Ohm completó la ley introduciendo la noción de resistencia eléctrica ; que es el factor de proporcionalidad que aparece en la relación entre  :

${\displaystyle V=R\cdot I\,}$

La fórmula anterior se conoce como fórmula general de la ley de Ohm,¹​²​ y en la misma, ${\displaystyle V}$ corresponde

V, I  a la diferencia de potencial, ${\displaystyle R}$ a la resistencia e ${\displaystyle I}$ a la intensidad de la corriente. Las unidades de esas tres magnitudes en el sistema internacional de unidades son, respectivamente, voltios (V), ohmios (Ω) y amperios (A).

En física, el término ley de Ohm se usa para referirse a varias generalizaciones de la ley originalmente formulada por Ohm. El ejemplo más simple es:

${\displaystyle \mathbf {J} =\sigma \mathbf {E} ,}$

donde J es la densidad de corriente en una localización dada en el material resistivo, E es el campo eléctrico en esa localización, y σ (sigma) es un parámetro dependiente del material llamado conductividad. Esta reformulación de la ley de Ohm se debe a Gustav Kirchhoff.³

5. Circuitos eléctricos. Simbología básica. Conceptos, tipos y ejemplos prácticos.Vamos a estudiar los circuitos eléctricos, que son, que elementos los componen, los tipos que hay, etc. No estudiamos los cálculos, aunque si veremos algunas fórmulas para resolver los circuitos. Para aprender hacer cálculos te dejamos en cada tipo de circuito un enlace para que aprendas a calcularlo.

¿QUÉ ES UN CIRCUITO ELÉCTRICO?

 "Un Circuito Eléctrico es un conjunto de elementos conectados entre si por los que puede circular una corriente eléctrica".

 La corriente eléctrica es un movimiento de electrones, por lo tanto, cualquier circuito debe permitir el paso de los electrones por los elementos que lo componen. Si quieres saber más sobre qué es, como se genera y los fundamentos de la corriente eléctrica, te recomendamos que visites  


 Solo habrá paso de electrones por el circuito si el circuito es un circuito cerrado. Los circuitos eléctricos son circuitos cerrados, aunque podemos abrir el circuito en algún momento para interrumpir el paso de la corriente mediante un interruptor, pulsador u otro elemento del circuito.

 Ahora vamos a estudiar los elementos que forman los circuitos eléctricos y los tipos de circuitos que hay.

PARTES DE UN CIRCUITO ELÉCTRICO

 Los elementos que forman un circuito eléctrico básico son:


 Generador: producen y mantienen la corriente eléctrica por el circuito. Son la fuente de energía. Hay 2 tipos de corrientes: (pincha en el enlace subrayado si quieres saber más sobre c.c. y c.a.)

 Pilas y Baterías: son generadores de corriente continua (c.c.)

 Alternadores: son generadores de corriente alterna (c.a.)

 Conductores : es por donde se mueve la corriente eléctrica de un elemento a otro del circuito. Son de cobre o aluminio, materiales buenos conductores de la electricidad, o lo que es lo mismo que ofrecen muy poca resistencia a que pase la corriente por ellos. Hay muchos  diferentes, en el enlace puedes ver todos.

 Receptores: son los elementos que transforman la energía eléctrica que les llega en otro tipo de energía. Por ejemplo las bombillas transforma la energía eléctrica en luminosa o luz, los radiadores en calor, los motores en movimiento, etc.

 Elementos de mando o control: permiten dirigir o cortar a voluntad el paso de la corriente eléctrica dentro del circuito. Tenemos interruptores, pulsadores, conmutadores, etc.

 Elementos de protección : protegen los circuitos y a las personas cuando hay peligro o la corriente es muy elevada y puede haber riesgo de quemar los elementos del circuito. Tenemos fusibles, magneto térmicos, diferenciales, etc.

 Para simplificar el dibujo de los circuitos eléctricos se utilizan esquemas con símbolos. Los símbolos representan los elementos del circuito de forma simplificada y fácil de dibujar.

 Veamos los símbolos de los elementos más comunes que se usan en los circuitos eléctricos.

TIPOS DE CIRCUITOS ELÉCTRICOS

 Dependiendo de como se conecten los receptores tenemos varios tipos de circuitos eléctricos diferente, aunque como luego veremos, también depende si el tipo de corriente que se utiliza en el circuito es corriente continua o corriente alterna trifásica.

Circuitos de 1 Receptor

 Son aquellos en los que solo se conecta al circuito un solo receptor: lámpara, motor, timbre, etc. Veamos un ejemplo de un circuito con una lámpara:



Características de un Circuito con un Receptor

 El receptor quedará conectado a la misma tensión que el generador, por el receptor circulará una intensidad de corriente igual a la del circuito total y la única resistencia del circuito será la del receptor. Aquí tienes las fórmulas para este tipo de circuitos:

  It = I1; Vt = V1; Rt = R1

 Si quieres aprender a calcular este tipo de circuito vete a este enlace: 

Circuitos en Serie

 En los circuitos en serie los receptores se conectan una a continuación del otro, el final del primero con el principio del segundo y así sucesivamente. Veamos un ejemplo de dos lámparas en serie:


Características Circuitos en Serie

 Este tipo de circuitos tiene la característica de que la intensidad que atraviesa todos los receptores es la misma, y es igual a la total del circuito. It= I1 = I2.

 La resistencia total del circuito es la suma de todas las resistencias de los receptores conectados en serie. Rt = R1 + R2.

 La tensión total es igual a la suma de las tensiones en cada uno de los receptores conectados en serie. Vt = V1 + V2.

 Podemos conectar 2, 3 o los receptores que queramos en serie.

 Si desconectamos un receptor, todos los demás receptores en serie con el, dejaran de funcionar (no puede pasar la corriente).

 Puedes ver como se calculan en este enlace: 

Circuitos en Paralelo

 Son los circuitos en los que los receptores se conectan unidas todas las entradas de los receptores por un lado y por el otro todas las salidas. Veamos el ejemplo de 2 lámparas en paralelo.



Característica de los Circuitos en Paralelo

 Las tensiones de todos los receptores son iguales a la tensión total del circuito. Vt = V1 = V2.

 Las suma de cada intensidad que atraviesa cada receptor es la intensidad total del circuito. It = I1 + I2.

 La resistencia total del circuito se calcula aplicando la siguiente fórmula: 1/Rt = 1/R1 + 1/R2; si despejamos la Rt quedaría:

  Rt = 1/(1/R1+1/R2)

 Todos los receptores conectados en paralelo quedarán trabajando a la misma tensión que tenga el generador.

 Si quitamos un receptor del circuito los otros seguirán funcionando.

 Puedes ver como se calculan en este enlace: 

 Aquí te dejamos un ejemplo de conexión real en serie y en paralelo de 2 bombillas con cables. Fíjate sobre todo en el circuito paralelo que no hace falta hacer ningún empalme en los cables, se unen en los bornes (contactos) de las propias lámparas.



Circuito Mixtos o Serie-Paralelo

 Son aquellos circuitos eléctricos que combinan serie y paralelo. Lógicamente estos circuitos tendrán más de 2 receptores, ya que si tuvieran 2 estarían en serie o en paralelo. Veamos un ejemplo de un circuito mixto.



 En este tipo de circuitos hay que combinar los receptores en serie y en paralelo para calcularlos. Puedes ver como se calculan en este enlace:
 En cuanto a las potencias en los circuitos, si te interesa saber como se calculan, te dejamos este enlace:

Conmutadas

 Las conmutadadas son circuitos eléctricos cuya misión es poder encender una o varias lámparas, pero desde 2 o más puntos diferentes. 

 Un ejemplo claro es en los pasillos largos en los que podemos encender la lámpara desde 2 sitios o más diferentes (al principio y al final del pasillo, por ejemplo).

 Ojo estos circuitos llevan conmutadores. Los conmutadores por fuera son igual que los interruptores, pero por dentro tienen 3 bornes (contactos) en lugar de 2 que tendría un interruptor normal. Veamos un conmutador de 3 bornes:



 Los conmutadores de 4 bornes se llaman conmutadores de cruzamiento, necesario para instalaciones donde podemos encender un punto de luz desde 3 o más sitios diferentes y tienen 4 bornes en lugar de 3 como los conmutadores simples..

 Vemos como son los circuitos de conmutadas

Conmutada desde 2 Puntos

 Podemos encender o activar un receptor desde 2 sitios diferentes.



Conmutada desde 3 Sitios diferentes (cruzamiento)

 Podemos encender o activar un receptor desde 3 o más sitios diferentes. Veamos la conexión.


 Como has podido ver aquí ya necesitamos un conmutador de cruzamiento. Si queremos desde 4 sitios solo tendríamos que colocar otro conmutador de cruzamiento en el medio. Así, colocando más conmutadores de cruzamiento, podemos encender un receptor desde tantos puntos diferentes como queramos.

CIRCUITOS ELÉCTRICOS EN CORRIENTE ALTERNA

 Los circuitos con corriente alterna (c.a.) se calculan y analizan de diferente manera que los de c.c. aunque seguimos teniendo las conexiones de receptores en serie, paralelo o mixtos igualmente, además de alguna más que veremos. Aquí solo veremos los tipos de circuitos en corriente alterna, pero si lo que quieres es conocer en detallle y aprender a calcular los circuitos en c.a. visita este enlace:

 En corriente alterna trifásica, al ser como mínimo 3 conductores (3 fases), en lugar de 2 conductores como en monofásica o corriente continua, los tipos de circuitos o conexiones pueden ampliarse. En estos casos tenemos, además de serie, paralelo y mixtos, las conexiones o circuitos en estrella, en triángulo, en zig-zag y en uve.

 Si suponemos un receptor, lámpara, motor, etc., como si fuera una resistencia podemos tener los siguientes tipos de circuitos o conexiones:



 Aquí tienes algunos circuitos con lámparas: